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新型電力系統(tǒng)需要火電與新能源共生互補(bǔ)協(xié)同發(fā)展
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2023-02-22

構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)進(jìn)程中，在儲能規(guī)?；瘧?yīng)用取得革命性突破前，火電承擔(dān)穩(wěn)定電網(wǎng)安全主要責(zé)任，彌補(bǔ)新能源不足。火電與新能源共生互補(bǔ)協(xié)同發(fā)展，是助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和國家戰(zhàn)略的客觀要求。

（1）國內(nèi)發(fā)電側(cè)電源供給以火電為主的態(tài)勢將持續(xù)較長時(shí)期

由于新型電力系統(tǒng)構(gòu)建需要各種要素之間互相協(xié)調(diào)配套，技術(shù)上還有諸多障礙需要突破，因此未來新型電力系統(tǒng)逐步由化石能源電源為主導(dǎo)的電力系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換成以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，將是一個(gè)調(diào)整適應(yīng)的長期過程?；痣娪兄乩?xiàng)l件要求低、技術(shù)成熟、發(fā)電穩(wěn)定、可靠性高、可調(diào)性強(qiáng)等優(yōu)勢，在應(yīng)對極端天氣、惡劣環(huán)境等特殊情況下火電的作用更加凸顯。因此，考慮到能源安全、經(jīng)濟(jì)性等方面的因素，預(yù)計(jì)我國發(fā)電側(cè)以火電為主的電源供給態(tài)勢將持續(xù)較長時(shí)期。

2011 年以來，隨著風(fēng)電、光伏等新能源裝機(jī)快速增長，火電裝機(jī)容量在電力總裝機(jī)容量中占比雖然有所降低，但電源結(jié)構(gòu)依然以火電為主。截至 2022 年 6 月末，火電累計(jì)裝機(jī)容量 130,496.00 萬千瓦時(shí)，占裝機(jī)容量的比重為 53.46%。從發(fā)電量看，2022年 1-6 月，規(guī)模以上發(fā)電企業(yè)火力發(fā)電總量為 27,277 億千瓦時(shí)，占總發(fā)電量的 68.83%?；痣姲l(fā)電量占比要遠(yuǎn)高于裝機(jī)容量的占比，無論從裝機(jī)占比還是發(fā)電量占比來看，火電依然是電源結(jié)構(gòu)的主力。

中電聯(lián)發(fā)布的《電力行業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃研究》預(yù)測，隨著電氣化進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)，全國電能占終端能源消費(fèi)比重從 2019 年的 26%上升到 2025 年的 30%；電力需求保持剛性增長，預(yù)期 2025 年，全社會用電量從 2021 年的 8.3 萬億千瓦時(shí)增長至 9.5 萬億千瓦時(shí)；全國發(fā)電裝機(jī)容量增長至 28.5 億千瓦，其中煤電裝機(jī)容量增長至 12.3 億千瓦時(shí)，仍將保持一定的增長。

從全球已實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰主要國家或地區(qū)電源結(jié)構(gòu)看，2020 年，全球主要國家或地區(qū)發(fā)電側(cè)電源結(jié)構(gòu)和國內(nèi)情況對比分析如下：

2020 年全球主要國家或地區(qū)發(fā)電側(cè)電源結(jié)構(gòu)

資料來源：《BP 世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》2021 年版

根據(jù)上述數(shù)據(jù)：2020 年上述主要國家或地區(qū)電源結(jié)構(gòu)中，美國天然氣發(fā)電占比為第一，煤炭、核能發(fā)電比重較為接近分列第二、第三位；歐盟可再生能源和核能發(fā)電比重較為接近分列第一、二位，但天然氣和煤炭發(fā)電占比依然達(dá)三分之一以上；日本天然氣發(fā)電和煤炭發(fā)電分列第一、第二位；韓國煤炭發(fā)電占比為第一，核能發(fā)電和天然氣發(fā)電比重較為接近分列第二、第三位。參考美國、日本、韓國的發(fā)電結(jié)構(gòu)看出，各國能源資源稟賦對電源結(jié)構(gòu)具有決定性因素，同時(shí)能源技術(shù)水平和能源成本承載水平也對能源結(jié)構(gòu)有直接的影響。針對我國以煤為主的能源資源稟賦，預(yù)計(jì)發(fā)電側(cè)以火電為主的電源供給態(tài)勢仍將持續(xù)較長時(shí)期。

（2）火電在新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用

實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰關(guān)鍵在于促進(jìn)新能源發(fā)展，促進(jìn)新能源發(fā)展關(guān)鍵在于消納，保障新能源消納關(guān)鍵在于電網(wǎng)接入、調(diào)峰和儲能等。由于新能源發(fā)電具有波動性、間歇性和不可預(yù)測性，新能源高比例接入電網(wǎng)后，增加了電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻的壓力，給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來巨大的壓力和挑戰(zhàn)。未來，隨著新能源裝機(jī)、電力負(fù)荷持續(xù)增長，電力系統(tǒng)調(diào)峰需求將進(jìn)一步加大。

2021 年，全國風(fēng)電光伏發(fā)電量占比約為 11.73%，風(fēng)電和光電就已面臨并網(wǎng)難、消納難、調(diào)度難的問題，電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力難以適應(yīng)新能源大規(guī)模并網(wǎng)的需求已成為制約我國能源轉(zhuǎn)型的瓶頸之一。根據(jù)《能源》雜志第 151 期報(bào)道，2021 年 1 月 7 日寒潮用電負(fù)荷高峰中，我國 22 億千瓦的總裝機(jī)卻無法滿足 11.89 億千瓦的用電負(fù)荷高峰。當(dāng)天晚高峰全國累計(jì) 5.3 億千瓦的風(fēng)電、光伏裝機(jī)，出力只有不到 0.3 億千瓦；3.7 億千瓦水電因冬季枯水期，僅出力 1 億多千瓦。當(dāng)日支撐用電負(fù)荷尖峰的主力是出力超過 90%的火電和 100%出力的核電。

根據(jù)國網(wǎng)能源研究院預(yù)測，2025 年，國網(wǎng)經(jīng)營范圍的高峰將達(dá)到 13 億千瓦，最大日峰谷差率預(yù)計(jì)將增至 35%，最大日峰谷差達(dá)到 4.55 億千瓦。根據(jù)國家能源局公布的信息，預(yù)計(jì)到 2035 年，我國電力系統(tǒng)最大峰谷差超過 10 億千瓦，電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)電源需求巨大；預(yù)計(jì)到 2030 年，風(fēng)電光伏總裝機(jī)規(guī)模達(dá) 12 億千瓦以上，大規(guī)模的新能源并網(wǎng)迫切需要大量調(diào)節(jié)電源提供輔助服務(wù)。

在儲能調(diào)峰方面，根據(jù)國家能源局發(fā)布的《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》和《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，到 2025 年抽水蓄能投產(chǎn)規(guī)模 6,200萬千瓦以上，新型儲能裝機(jī)規(guī)模 3,000 萬千瓦以上；到 2030 年抽水蓄能投產(chǎn)規(guī)模 1.2億千瓦左右。從已經(jīng)明確的布局看，預(yù)計(jì)儲能規(guī)模與系統(tǒng)調(diào)峰需求間缺口巨大。

新能源電力的快速發(fā)展需要有巨大容量的調(diào)峰電源。面對日益增加的調(diào)峰需求，作為靈活可調(diào)節(jié)型電源主力的火電，其調(diào)峰能力成為能源安全的重要保障。截至 2021 年12 月末，煤電裝機(jī)規(guī)模達(dá) 11.09 億千瓦，按調(diào)峰能力為最小發(fā)電出力達(dá)到 35％額定負(fù)荷計(jì)算，即可提供 7.21 億千瓦的調(diào)峰能力。

《國家發(fā)展改革委國家能源局關(guān)于開展全國煤電機(jī)組改造升級的通知》（發(fā)改運(yùn)行〔2021〕1519 號）提出，統(tǒng)籌考慮煤電節(jié)能降耗改造、供熱改造和靈活性改造制造，實(shí)現(xiàn)“三改”聯(lián)動，進(jìn)一步降低煤電機(jī)組能耗，提升靈活性和調(diào)節(jié)能力。《國家發(fā)展改革委國家能源局關(guān)于鼓勵可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購買調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》（發(fā)改運(yùn)行〔2021〕1138 號）提出，為促進(jìn)風(fēng)電、太陽能發(fā)電等可再生能源大力發(fā)展和充分消納，鼓勵發(fā)電企業(yè)通過自建或購買調(diào)峰儲能能力的方式，增加可再生能源發(fā)電裝機(jī)并網(wǎng)規(guī)模。要求超過電網(wǎng)企業(yè)保障性并網(wǎng)以外的規(guī)模初期按照功率 15%的掛鉤比例配建調(diào)峰能力。

靈活性改造的煤電作為承擔(dān)可再生能源消納對應(yīng)的調(diào)峰能力，成為可再生能源并網(wǎng)消納的重要配套資源。因此，充分發(fā)揮煤電調(diào)峰的低成本和高安全性，提高系統(tǒng)調(diào)峰能力，平抑新能源電力隨機(jī)波動性，是新能源消納和電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中，火電必將發(fā)揮重要作用，并與新能源共生互補(bǔ)協(xié)同發(fā)展，保障實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和國家戰(zhàn)略。

編輯：劉帆

來源：思瀚 陜能股份